JP4583121B2 - Glass ceramic substrate - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部に、ガラスセラミック絶縁層と同時焼成されて形成されるとともに内部にコイル用導体が埋設された、インダクタンス値を上げるためのフェライト層が設けられたガラスセラミック基板に関する。 The present invention provides a ferrite layer for increasing an inductance value, which is formed by firing together with a glass ceramic insulating layer and having a coil conductor embedded therein, in an insulating base made of a glass ceramic sintered body. The obtained glass ceramic substrate.
従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。かかる携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される各種電子装置も小型化、薄型化が要求されている。例えば、ガラスセラミック基板の内部にコイルを内蔵した構成のLCフィルタが知られている。このLCフィルタの場合、従来チップ部品のコイルを用いていたのをガラスセラミック基板の内部に内蔵することで小型化、薄型化ができるという利点を有する。なかでも、100nHを超えるインダクタンスの大きなコイルは、チップ部品として比較的大型であり、これをガラスセラミック基板に内蔵することは小型化、薄型化への効果が大きいという利点を有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, many electronic devices are incorporated in electronic devices such as mobile communication devices such as mobile phones. Such communication devices such as mobile phones have been rapidly reduced in size in recent years, and various electronic devices mounted thereon are required to be reduced in size and thickness. For example, an LC filter having a configuration in which a coil is built in a glass ceramic substrate is known. In the case of this LC filter, it has the advantage that it can be reduced in size and thickness by incorporating the coil of the chip component in the inside of the glass ceramic substrate. Among them, a coil having a large inductance exceeding 100 nH is relatively large as a chip component, and incorporating this in a glass ceramic substrate has an advantage that the effect of miniaturization and thinning is great.
しかしながら、コイルを内蔵したガラスセラミック基板では、非磁性のガラスセラミック基板内にコイルを形成するため、100nH程度と比較的大きなインダクタンスを得ることができるコイルを内蔵させるには、コイルの巻き数を多くすることが必要となるため、ガラスセラミック基板にコイルを内蔵しても小型化、薄型化を達成することができなくなるという不具合があった。 However, in a glass ceramic substrate with a built-in coil, the coil is formed in a non-magnetic glass ceramic substrate. Therefore, in order to incorporate a coil capable of obtaining a relatively large inductance of about 100 nH, the number of turns of the coil must be increased. Therefore, even if the coil is built in the glass ceramic substrate, there is a problem that it becomes impossible to achieve a reduction in size and thickness.
そこで、近年、ガラスセラミック基板内部に強磁性を有するフェライト層を形成し、コイルをこのフェライト層に埋設させることにより、コイルの巻き数を多くすることなく100nHを超えるコイルを内蔵させ、これにより表面実装工程の簡略化およびガラスセラミック基板の小型化が図られている。 Therefore, in recent years, a ferrite layer having ferromagnetism is formed inside a glass ceramic substrate, and the coil is embedded in this ferrite layer, so that a coil exceeding 100 nH can be built in without increasing the number of turns of the coil, thereby increasing the surface. The mounting process is simplified and the glass ceramic substrate is downsized.
なお、このような方法では、ガラスセラミック絶縁層のガラスをフェライト層に拡散させることによりフェライト層とガラスセラミック絶縁層を強固に接合するために、フェライト層とガラスセラミック絶縁層を同時焼成することによって、ガラスセラミック基板内部にフェライト層を形成している。
しかしながら、上記のようなガラスセラミック基板内部にフェライト層を形成し、このフェライト層にコイルを埋設した従来のガラスセラミック基板では、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との同時焼成において、フェライト層のガラスがガラスセラミック基板のガラスと結合することによって、フェライト層がガラスセラミック絶縁層に拘束され収縮することが阻害され、フェライト層の焼結が不十分となって粗化する。この結果、ガラスセラミック基板側面に露出したフェライト層から大気中の水分などが浸入し、ガラスセラミック基板に吸水が発生するという問題点があった。ガラスセラミック基板に吸水が発生すると、ガラスセラミック基板の内層に形成された配線導体が短絡する等の電気特性不良を誘発し、ガラスセラミック基板の電気的信頼性を低下させることとなる。
However, in a conventional glass ceramic substrate in which a ferrite layer is formed inside the glass ceramic substrate as described above, and a coil is embedded in the ferrite layer, the ferrite layer glass is formed in the simultaneous firing of the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer. By bonding with the glass of the glass ceramic substrate, the ferrite layer is restrained by the glass ceramic insulating layer and contracting, and the ferrite layer is insufficiently sintered and roughened. As a result, to enter such atmospheric moisture immersion of a ferrite layer exposed to the glass-ceramic substrate side, there is a problem that water is generated in the glass ceramic substrate. When water absorption occurs in the glass ceramic substrate, an electrical characteristic failure such as a short circuit of the wiring conductor formed in the inner layer of the glass ceramic substrate is induced, and the electrical reliability of the glass ceramic substrate is lowered.
一方、上記のようなガラスセラミック基板内部にフェライト層を形成し、このフェライト層にコイルを埋設した従来のガラスセラミック基板では、以下のような理由から、内部のフェライト層は微小体積または低密度のものしか形成できず、また同じように作製したガラスセラミック基板間でのコイルのインダクタンスのばらつきもあり、フェライト層を用いて充分なコイル特性を持ったガラスセラミック基板を安定して得ることが困難であるという問題点があった。例えば、焼成温度800〜1000℃で焼結密度5.0g/cm3以上であり、1KHz〜10MHzの周波数帯域で透磁率100以上のフェライト層を内蔵したガラスセラミック基板を得ることはできなかった。 On the other hand, in a conventional glass ceramic substrate in which a ferrite layer is formed inside the glass ceramic substrate as described above, and a coil is embedded in the ferrite layer, the internal ferrite layer has a small volume or low density for the following reasons. It is difficult to stably obtain a glass ceramic substrate having sufficient coil characteristics by using a ferrite layer, because there is variation in coil inductance between glass ceramic substrates manufactured in the same manner. There was a problem that there was. For example, it was not possible to obtain a glass ceramic substrate having a sintered density of 5.0 g / cm 3 or higher at a firing temperature of 800 to 1000 ° C. and a ferrite layer having a permeability of 100 or higher in a frequency band of 1 KHz to 10 MHz.
また従来の構成では、焼成温度が1000℃を超えるフェライト層をガラスセラミック基板の焼成温度である800℃〜1000℃で焼成するためには、ガラス粉末やSiO2、Al2O3等の焼結助剤を添加しなければならなかった。一般的に、フェライト等の磁性体の磁気特性は透磁率(μ)を指標として表される。透磁率が高ければ、コイルのインダクタンスが高くなる。ただし、透磁率は磁性体中に非磁性部分が存在すると、その非磁性部分の体積の3乗に比例して低下する。従って、フェライト層に非磁性体であるガラス粉末や焼結助剤を添加した場合、これらはフェライト層中に非磁性の領域を形成し、フェライト層中のフェライトの密度が低下して、透磁率が低くなるという問題があった。 Further, in the conventional configuration, in order to fire a ferrite layer having a firing temperature exceeding 1000 ° C. at 800 ° C. to 1000 ° C. which is the firing temperature of the glass ceramic substrate, sintering of glass powder, SiO 2 , Al 2 O 3 or the like. Auxiliary had to be added. In general, the magnetic properties of a magnetic material such as ferrite are expressed using magnetic permeability (μ) as an index. The higher the magnetic permeability, the higher the coil inductance. However, if there is a nonmagnetic part in the magnetic material, the magnetic permeability decreases in proportion to the cube of the volume of the nonmagnetic part. Therefore, when glass powder or sintering aid, which is a non-magnetic material, is added to the ferrite layer, these form a non-magnetic region in the ferrite layer, reducing the ferrite density in the ferrite layer, and increasing the permeability. There was a problem that became low.
さらに、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との同時焼成において、フェライト層の熱膨張係数とガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とが異なるため、同時焼成過程においてフェライト層に応力がかかることにより磁歪が発生し、フェライト層の透磁率が低下して所望の透磁率を得ることが困難になるという問題もあった。 Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the ferrite layer and the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer are different in the simultaneous firing of the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer, magnetostriction occurs due to stress applied to the ferrite layer during the simultaneous firing process. However, there is also a problem that it is difficult to obtain a desired magnetic permeability because the magnetic permeability of the ferrite layer is lowered.
また、十分なインダクタンスを得るためにフェライト層を厚く形成すると、ガラスセラミック基板とフェライト層との熱膨張係数の差に起因して発生する応力によって、焼成後のフェライト層が剥離しやすくなるという問題もあった。 In addition, if the ferrite layer is formed thick in order to obtain sufficient inductance, the fired ferrite layer tends to peel off due to the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the glass ceramic substrate and the ferrite layer. There was also.
本発明は、以上のような従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラスセラミック絶縁層と同時に低温での焼成が可能であり、端面からの吸水がなく高周波帯域で透磁率の高いフェライト層を備えており、そのフェライト層に内蔵されたコイル用導体のインダクタンスが高くかつ安定しているガラスセラミック基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is that it can be fired at a low temperature simultaneously with the glass ceramic insulating layer, has no water absorption from the end face, and has a high frequency band. An object of the present invention is to provide a glass ceramic substrate having a ferrite layer having a high magnetic permeability and having a high and stable inductance of a coil conductor incorporated in the ferrite layer.
本発明のガラスセラミック基板は、ガラスおよびフィラーからなるガラスセラミック絶縁層が複数層積層されて成る絶縁基体の内層に、前記ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層が介在層を介して形成されており、前記フェライト層の内部にはコイル用導体が埋設されてなるガラスセラミック基板であって、前記ガラスセラミック基板の側面の前記フェライト層の端部が露出している部位から前記介在層の端部が露出している部位にかけて、非透水性の保護層が形成されていることを特徴とする。
In the glass ceramic substrate of the present invention, a ferrite layer having the same size as the glass ceramic insulating layer is formed on an inner layer of an insulating substrate formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers made of glass and filler, with an intervening layer interposed. A glass ceramic substrate in which a coil conductor is embedded in the ferrite layer , and the end of the intervening layer is exposed from the exposed portion of the ferrite layer on the side surface of the glass ceramic substrate. A water-impermeable protective layer is formed over the portion where the portion is exposed .
本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記保護層は、SiO2−B2O3系ガラス、SiO2−B2O3−Al2O3系ガラス、SiO2−Al2O3系、PbO−SiO2−B2O3系ガラス、Bi2O3−SiO2−B2O3系ガラスおよびZnO−SiO2−B2O3系ガラスのうちの少なくとも1種から成ることを特徴とする。
The glass ceramic substrate of the invention preferably the protective layer, SiO 2 -B 2 O 3 based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2
本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記保護層は、前記ガラスセラミック絶縁層と同じ前記ガラスおよび前記フィラーからなるガラスセラミックスから成ることを特徴とする。 The glass-ceramic substrate of the present invention is preferably characterized in that the protective layer is made of the same glass as the glass-ceramic insulating layer and glass-ceramic made of the filler.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記保護層は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂およびフッ素系樹脂のうち少なくとも1種の樹脂からなることを特徴とする。 In the glass-ceramic substrate of the present invention, preferably, the protective layer is made of at least one resin selected from an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, and a fluorine resin.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記フェライト層は、Fe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%含有していることを特徴とする。 In the glass ceramic substrate of the present invention, preferably, the ferrite layer comprises 63 to 73 wt% of Fe 2 O 3 , 5 to 10 wt% of CuO, 5 to 12 wt% of NiO, and 10 to 23 wt% of ZnO. % Content.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記介在層は、ガラスおよび前記フェライト層と同じ成分を含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係
数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層から成ることを特徴とする。
The glass ceramic substrate of the present invention preferably prior Symbol intervening layer, and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer and the thermal expansion coefficient of the glass-ceramic insulating layers with contains the same ingredients as the glass and the ferrite layer It is characterized by comprising an insulating layer having a thermal expansion coefficient between.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記介在層は、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層から成ることを特徴とする。
The glass ceramic substrate of the present invention preferably prior Symbol intervening layer, Cu, Ag, Au, Pt, contain at least one metal and glass of the Ag-Pd alloy and Ag-Pt alloy It is characterized by comprising a sintered metal layer.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記介在層は、ガラスおよび前記フェライト層と同じ成分を含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層とが積層されて成ることを特徴とする。 In the glass ceramic substrate of the present invention, preferably, the intervening layer contains the same components as glass and the ferrite layer, and the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer are An insulating layer having a thermal expansion coefficient between, and a sintered metal layer containing at least one metal of Cu, Ag, Au, Pt, an Ag—Pd alloy, and an Ag—Pt alloy and glass. It is characterized by being laminated.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、前記介在層は、ガラスおよび前記フェライト層と同じ成分を含有しているとともに前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数と前記フェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層とが同じ層内に並ぶように形成されて成ることを特徴とする。 In the glass ceramic substrate of the present invention, preferably, the intervening layer contains the same components as glass and the ferrite layer, and the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer are An insulating layer having a thermal expansion coefficient between, and a sintered metal layer containing at least one metal of Cu, Ag, Au, Pt, an Ag—Pd alloy, and an Ag—Pt alloy and glass. It is characterized by being formed so as to be arranged in the same layer.
本発明のガラスセラミック基板によれば、ガラスセラミック基板の側面のフェライト層の端部が露出している部位から介在層の端部が露出している部位にかけて、非透水性の保護層が形成されていることから、フェライト層が吸水することを防ぐことができ、その結果、ガラスセラミック基板の内層に形成された配線導体が短絡するなどの電気特性不良が発生しない。
According to the glass ceramic substrate of the present invention, from the site where the end of the ferrites layer side of the glass-ceramic substrate is exposed toward the site where the end portion of the intermediate layer is exposed, water-impermeable protective layer is formed since it was, it is possible to prevent the ferrites layer absorbs water, as a result, the electrical characteristics such as the wiring conductor formed on the inner layer of the glass-ceramic substrate is short-circuited failure does not occur.
本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、保護層は、SiO2−B2O3系ガラス、SiO2−B2O3−Al2O3系ガラス、SiO2−Al2O3系、PbO−SiO2−B2O3系ガラス、Bi2O3−SiO2−B2O3系ガラスおよびZnO−SiO2−B2O3系ガラスのうちの少なくとも1種から成ることから、保護層をガラスセラミック基板と同時に焼成することによって形成した場合でも、ガラスセラミック基板の焼成後に形成した場合でも、保護層を強固に接合することができる。その結果、保護層が剥がれたりすることがなく、ガラスセラミック基板の少なくともフェライト層が露出している端部から介在層が露出している端部にかけて密着性よく被覆することができ、またガラスセラミック基板の吸水を効果的に防止することができる。
In the glass ceramic substrate of the present invention, the protective layer is preferably made of SiO 2 —B 2 O 3 glass, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 glass, SiO 2 —Al 2 O 3 glass , PbO— SiO 2 -B 2 O 3 based glass, since consisting of Bi 2 O 3 -SiO 2 -B 2 at least one of O 3 based glass and ZnO-SiO 2 -B 2 O 3 based glass, a protective layer Whether formed by firing at the same time as the glass ceramic substrate or when formed after firing the glass ceramic substrate, the protective layer can be firmly bonded. As a result, the protective layer does not peel off, and the glass ceramic substrate can be coated with good adhesion from at least the end where the ferrite layer is exposed to the end where the intervening layer is exposed. Water absorption of the substrate can be effectively prevented.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、保護層は、ガラスセラミック絶縁層と同じガラスおよびフィラーからなるガラスセラミックスとしたことから、保護層が絶縁基体と同様の組成となることから、絶縁基体と焼結挙動が同様となり、さらに露出して
いるフェライト層の端部から介在層の端部にかけて密着性良く被覆することができ、ガラスセラミック基板の吸水をより効果的に防止することができる。
In the glass ceramic substrate of the present invention, the protective layer is preferably a glass ceramic made of the same glass and filler as the glass ceramic insulating layer, so that the protective layer has the same composition as the insulating base. Further, the sintering behavior is the same, and the exposed end portion of the ferrite layer can be covered with good adhesion from the end portion of the intervening layer, and water absorption of the glass ceramic substrate can be more effectively prevented.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、保護層は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂およびフッ素系樹脂のうち少なくとも1種の樹脂からなることから、保護層を形成する際にガラスセラミック基板に熱的負荷がかからず、温度差による応力によってガラスセラミック基板が割れることがない。その結果、ガラスセラミック基板の側面のフェライト層の端部が露出している部位から介在層の端部が露出している部位にかけて、保護層によって密着性よく被覆することができ、またガラスセラミック基板の吸水を効果的に防止することができる。
In the glass-ceramic substrate of the present invention, preferably, the protective layer is made of at least one resin of epoxy resin, acrylic resin, silicon resin, and fluorine resin. A thermal load is not applied to the glass ceramic substrate, and the glass ceramic substrate is not broken by a stress due to a temperature difference. As a result, the protective layer can cover the glass ceramic substrate with good adhesion from the portion where the end of the ferrite layer on the side surface of the glass ceramic substrate is exposed to the portion where the end of the intervening layer is exposed. Water absorption can be effectively prevented.
本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、フェライト層は、Fe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%含有していることから、低温で焼結可能なCuZnフェライトを高周波帯域特性に優れたNiZnフェライトに組み合わせたNiCuZnフェライトを用いて、ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさの、内部にコイルが埋設されたフェライト層を形成することができる。その結果、フェライト層にガラス粉末やSiO2、Al2O3等の焼結助剤を添加しなくても、ガラスセラミック基板と同時焼成が可能で、かつ高周波帯で高い透磁率を得ることができ、高いインダクタンスをもつコイルを内蔵したガラスセラミック基板を得ることができる。 In the glass ceramic substrate of the present invention, the ferrite layer preferably contains 63 to 73% by weight of Fe 2 O 3 , 5 to 10% by weight of CuO, 5 to 12% by weight of NiO, and 10 to 23% by weight of ZnO. Therefore, using NiCuZn ferrite, which is a combination of NiZn ferrite excellent in high frequency band characteristics and CuZn ferrite that can be sintered at low temperature, a ferrite layer with a coil embedded in the same size as the glass ceramic insulating layer Can be formed. As a result, the ferrite layer can be fired simultaneously with the glass ceramic substrate without adding a glass powder or a sintering aid such as SiO 2 or Al 2 O 3 , and high permeability can be obtained in a high frequency band. And a glass ceramic substrate with a built-in coil having high inductance can be obtained.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、介在層は、ガラスおよびフェライト層と同じ成分を含有しているとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層から成ることから、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力を、ガラスセラミック絶縁層の熱膨張とフェライト層の熱膨張の中間である絶縁層により緩和することができ、磁歪による透磁率の低下を抑制するとともに、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを強固に接合することができる。
The glass ceramic substrate of the present invention preferably via Zaiso the heat between the thermal expansion coefficient of the ferrite layer of the glass ceramic insulating layer with contains the same components as the glass and the ferrite layer Because it consists of an insulating layer with an expansion coefficient, the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer is relaxed by an insulating layer that is intermediate between the thermal expansion of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion of the ferrite layer. It is possible to suppress a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction and firmly bond the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、介在層は、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層から成ることから、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張係数差により生じる応力を焼結金属層が塑性変形することで緩和することができ、磁歪による透磁率の低下を抑制するとともに、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを強固に接合することができる。
The glass ceramic substrate of the present invention preferably via Zaiso is, Cu, Ag, Au, Pt, contains at least one metal and glass of the Ag-Pd alloy and Ag-Pt alloy Because it consists of a sintered metal layer, the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be relaxed by plastic deformation of the sintered metal layer, and the decrease in permeability due to magnetostriction is suppressed. In addition, the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be firmly bonded.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、介在層は、ガラスおよびフェライト層と同じ成分を含有しているとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層とが積層されて成ることから、上記の絶縁層の作用と焼結金属層の作用とが相乗的に作用することによって、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力をより一層効果的に緩和することができる。その結果、磁歪による透磁率の低下をさらに効果的に抑制することができ、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との接合もさらに強固に接合することができる。 In the glass ceramic substrate of the present invention, preferably, the intervening layer contains the same components as the glass and ferrite layer, and the thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer. An insulating layer having a coefficient and a sintered metal layer containing at least one metal of Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy and Ag—Pt alloy and glass are laminated. Therefore, the action of the insulating layer and the action of the sintered metal layer act synergistically to more effectively relieve the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer. Can do. As a result, a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction can be further effectively suppressed, and the bonding between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be further strongly bonded.
また、本発明のガラスセラミック基板は好ましくは、介在層は、ガラスおよびフェライト層と同じ成分を含有しているとともにガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とフェライト層の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する絶縁層と、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属とガラスとを含有している焼結金属層とが同じ層内に並ぶように形成されて成ることから、上記の絶縁層の作用と焼結金属層の作用とが同じ層内で作用することによって、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力をより一層効果的に緩和することができる。その結果、磁歪による透磁率の低下をさらに効果的に抑制することができ、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との接合もさらに強固に接合することができる。 In the glass ceramic substrate of the present invention, preferably, the intervening layer contains the same components as the glass and ferrite layer, and the thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating layer and the thermal expansion coefficient of the ferrite layer. An insulating layer having a coefficient and a sintered metal layer containing glass and at least one metal of Cu, Ag, Au, Pt, Ag—Pd alloy and Ag—Pt alloy are in the same layer. Since the insulating layer and the sintered metal layer operate in the same layer, the stress caused by the difference in thermal expansion between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer is reduced. It can be more effectively relaxed. As a result, a decrease in magnetic permeability due to magnetostriction can be further effectively suppressed, and the bonding between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer can be further strongly bonded.
本発明を添付図面に基づいて以下に詳細に説明する。図1は本発明のガラスセラミック基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、1は複数のガラスセラミック絶縁層6から成る絶縁基体、2はフェライト層、3はコイル用導体を含む配線導体、4は絶縁層、5は焼結金属層、6はガラスセラミック絶縁層、7は保護層である。
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a glass ceramic substrate of the present invention, wherein 1 is an insulating base composed of a plurality of glass ceramic insulating
本発明の絶縁基体1は、複数のガラスセラミック絶縁層6が積層されて構成されており、その内層に配線導体3が埋設されたフェライト層2が、絶縁層4、焼結金属層5を介して形成されている。
The insulating substrate 1 of the present invention is configured by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers 6, and a
絶縁基体1は、ガラスセラミック絶縁層6となるガラスセラミックグリーンシートおよびフェライト層2となるフェライトグリーンシートを製作し、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートに配線導体3となる導体ペースト、絶縁層4となる絶縁ペーストおよび焼結金属層5となる金属ペーストを印刷した後、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートを複数枚積層し、大気中または加湿窒素雰囲気中にて、800〜1000℃の温度で焼成して作製される。
The insulating substrate 1 is made of a glass ceramic green sheet to be a glass ceramic insulating layer 6 and a ferrite green sheet to be a
ガラスセラミック絶縁層6は、まず、ガラス粉末およびフィラー粉末(セラミック粉末)、さらに有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法,圧延法,カレンダーロール法等によってガラスセラミック絶縁層6となるガラスセラミックグリーンシートを製作し、このガラスセラミックグリーンシート複数枚でフェライト層2を挟んで積層する。
The glass ceramic insulating layer 6 is obtained by first mixing glass powder and filler powder (ceramic powder), and further mixing an organic binder, plasticizer, organic solvent, etc. to obtain a slurry, from which a doctor blade method, a rolling method, a calender roll method, etc. Thus, a glass ceramic green sheet to be the glass ceramic insulating layer 6 is manufactured, and the
ガラス粉末としては、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。 Examples of the glass powder include SiO 2 —B 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO (where M is Ca , Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same or different, and Ca, Sr, Mg, Ba or Zn) shown), SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -M 1 O-M 2 O system (where, M 1 and M 2 are the same as above), SiO 2 -B 2 O 3 -M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 is the same as above), Pb glass or Bi glass can be used.
また、フィラー粉末としては、例えばAl2O3,SiO2,ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物や、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物,Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等を用いることができる。 Examples of the filler powder include Al 2 O 3 , SiO 2 , a composite oxide of ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, and Al 2 O. A composite oxide (for example, spinel, mullite, cordierite) containing at least one selected from 3 and SiO 2 can be used.
配線導体3は、絶縁基体1の表面、内部およびフェライト層2の内部に形成されており、Cu,Ag,Au,Ag合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート表面およびフェライトグリーンシート表面に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The
介在層としての絶縁層4は、配線導体3の上下面を覆うフェライト層2とガラスセラミック絶縁層6との間に形成されており、ガラス粉末およびフェライト層2に含有されるフェライト粉末を、その熱膨張係数がガラスセラミック絶縁層6の熱膨張係数とフェライト層2の熱膨張係数の間になるように配合し、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した絶縁ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が載置される位置に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The insulating
なお、絶縁層4のフェライト粉末は、フェライト層2のフェライト粉末と同様であり、焼結体としてFe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%を主成分として含むフェライトを用いることができる。
Incidentally, the ferrite powder of the insulating
また、絶縁層4のガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層6のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。
The glass powder of the insulating
介在層としての焼結金属層5は、配線導体3の上下面を覆うフェライト層2とガラスセラミック絶縁層6との間に形成されており、Cu,Ag,Au,Pt,Ag−Pd合金およびAg−Pt合金のうちの少なくとも1種の金属の金属粉末にガラス粉末を配合し、適当な有機バインダ,溶剤を混練して作製した金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が載置される位置に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
The
なお、焼結金属層5に含まれるガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層6のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同じまたは異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は上記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は上記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等を用いることができる。
The glass powder contained in the
また、焼結金属層5は配線導体3と同じ組成であってもよく、配線導体3の一部を焼結金属層5として用いてもよい。
The
なお、介在層を絶縁層4と焼結金属層5とを組み合わせて形成する場合、図1に示すように、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間の同じ層内(層間)に並べて配置する構成と、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に積層して配置する構成と、またそれらの構成を組み合わせた構成がある。これらの構成はそれぞれ、上記手法で作製した絶縁ペーストと金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミックグリーンシート上のフェライト層2が形成される位置に、それぞれ別々に塗布し、ガラスセラミックグリーンシートと同時焼成されて形成される。
When the insulating
絶縁層4と焼結金属層5とを組み合わせた介在層をガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間の同じ層内に並べて配置した場合、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に、絶縁体である絶縁層4と導体である焼結金属層5とを用いて配線導体3を形成することができる。絶縁層4と焼結金属層5とを積層して成る介在層をガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に形成した場合、絶縁層4と焼結金属層5の応力緩和の効果がよりいっそう高くなる。また、絶縁層4と焼結金属層5とを同じ層内に並べた構成と、絶縁層4と焼結金属層5とを積層した構成とを組み合わせた介在層を、ガラスセラミック絶縁層6とフェライト層2の間に形成した場合、2つの構成のそれぞれの効果を合わせて得ることができる。
When the intervening layer combining the insulating
フェライト層2は、配線導体3の上下面を覆うようにして、絶縁基体1の内層に配線導体3とともに形成されている。このフェライト層2は、焼結体としてFe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%含んでなることが、低温で焼成可能であり、かつ高周波帯域で十分に高い透磁率を得るために必要である。
The
Fe2O3は、フェライトの基幹成分であり、フェライトの主成分をX−Fe2O4(XはCu、Ni、Zn等)として示される逆スピネル構造の固溶体とすれば、そのうち63〜73重量%を構成していなくてはならない。63重量%未満の場合、十分な透磁率が得られない。他方、73重量%より多い場合、焼結密度の低下により機械的強度が低下してくる。 Fe 2 O 3 is a basic component of ferrite. If the main component of the ferrite is a solid solution having an inverted spinel structure represented as X—Fe 2 O 4 (X is Cu, Ni, Zn, etc.), 63 to 73 It must constitute weight percent. When it is less than 63% by weight, sufficient magnetic permeability cannot be obtained. On the other hand, when the amount is more than 73% by weight, the mechanical strength is lowered due to a decrease in the sintered density.
CuOはフェライトの主成分のうち5〜10重量%を構成していなくてはならない。これは、CuOは焼結温度の低温化に大きく寄与しており、CuOが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずにガラスセラミックスの焼成温度である800〜1000℃で焼成するためである。5重量%未満であると、本発明の目的とする低温度域で焼成を行う場合に焼結密度が不十分になり機械強度が不足する。また、10重量%より多い場合、磁気特性の低いCuFe2O4の割合が多くなるため磁気特性を損なう。 CuO must constitute 5 to 10% by weight of the main component of ferrite. This is because CuO greatly contributes to lowering the sintering temperature, and CuO uses the effect of promoting sintering by forming a liquid layer at a low temperature, so that the firing temperature of glass ceramics is not impaired without damaging the magnetic properties. It is for baking at 800-1000 degreeC which is. When the content is less than 5% by weight, the sintering density becomes insufficient and the mechanical strength becomes insufficient when firing is performed in the low temperature range targeted by the present invention. On the other hand, when the amount is more than 10% by weight, the ratio of CuFe 2 O 4 having a low magnetic property is increased, so that the magnetic property is impaired.
NiOはフェライトの高周波域における透磁率を確保するために含有させる。NiFe2O4は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起さず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低い特徴をもつため、5重量%未満であると、10MHzないしそれ以上の高周波域での透磁率が低下し、また12重量%より多い場合は、NiFe2O4の割合が多くなるため初期透磁率が低下する。そのため、フェライトの主成分中の含有量は5〜12重量%に限定される。 NiO is contained in order to ensure the magnetic permeability of the ferrite in the high frequency range. NiFe 2 O 4 does not cause the attenuation of the magnetic permeability due to resonance up to the high frequency range, and can maintain the magnetic permeability in the high frequency range at a relatively high value. If it is less than%, the magnetic permeability in a high frequency range of 10 MHz or more is lowered. If it is more than 12% by weight, the ratio of NiFe 2 O 4 is increased, so that the initial magnetic permeability is lowered. Therefore, the content in the main component of ferrite is limited to 5 to 12% by weight.
ZnOはフェライトの透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト主成分のうち10重量%未満であると、磁気特性不十分の問題を生じ、逆に23重量%より多くても磁気特性が悪くなる。 ZnO is an important element for improving the magnetic permeability of ferrite. If the ferrite main component is less than 10% by weight, a problem of insufficient magnetic properties occurs. Deteriorate.
フェライト層2の形成は、まずフェライト粉末に適当な有機バインダ,可塑剤,有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法,圧延法,カレンダーロール法等によってフェライトグリーンシートを製作する。次に、このフェライトグリーンシートを所定の配線導体3を覆うものとしてガラスセラミックグリーンシートと平面視で同じ大きさの同形状にカットし、ガラスセラミックグリーンシート積層体の内部に、間に配線導体3となる導体パターンを配置して、その配線導体3の上面および下面を覆うようにして積層する。
The
このとき、効果的にコイル用導体のインダクタンスを高くするためには、配線導体3の上下面をフェライト層2で完全に覆う必要がある。よって、そのような配線導体3およびフェライト層2を形成するためには、所定のガラスセラミックグリーンシートの表面に、下面のフェライト層2となるフェライトグリーンシート、配線導体3となる導体ペーストのパターン、上面のフェライト層2となるフェライトグリーンシートの順番に各層を配置して積層するとよい。
At this time, in order to effectively increase the inductance of the coil conductor, it is necessary to completely cover the upper and lower surfaces of the
フェライト層2となるフェライトグリーンシートを形成するのに用いるフェライト粉末は、仮焼済みのフェライト粉末であり、平均粒径が0.1μm〜0.9μmの範囲で均一であり、球形状に近い粒が良い。平均粒径が0.1μmより小さいと、フェライトグリーンシートの製作においてフェライト粉末の均一な分散が困難であり、平均粒径が0.9μmより大きいとフェライトの焼結温度が高くなるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができ、例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層2の透磁率が安定しにくい傾向がある。
The ferrite powder used to form the ferrite green sheet used as the
保護層7は、ガラスセラミック基板のフェライト層2が露出した端面から介在層が露出した端面にかけて完全に覆うように形成されており、例えば、ガラス,ガラスセラミックス,樹脂等の水分が浸透しない部材を用いれば良い。また、保護層7は絶縁基体1と同時に焼成することによって形成しても、絶縁基体1を焼成後に形成しても良い。
The
保護層7にガラスを用いて、絶縁基体1と同時に形成する場合には、例えば、ガラス粉末、有機バインダ、可塑剤、有機溶剤などを混合してペーストを得て、そのペーストにガラスセラミック絶縁層6から成る絶縁基体1とフェライト層2と介在層とから成るガラスセラミック基板をそのペーストの中に浸漬、あるいは端面に印刷や吹き付けなどによって塗布した後、ガラスセラミックグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
When glass is used for the
一方、絶縁基体1を焼成した後にガラスから成る保護層7を形成する場合は、特に、母基板となる1枚のガラスセラミックグリーンシートに分割溝を設け、複数枚積層し焼結してガラスセラミックス焼結体とした後、分割溝で分割することにより個々の製品とするといった、所謂多数個取りの形態での製造において有効である。この場合、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートおよび絶縁ペーストおよび/または金属ペーストを複数積層し、大気中または加湿窒素雰囲気中にて800〜1000℃の温度で焼成して母基板を得て、それを分割した個々の製品の端面に、上記と同様の方法を用いて保護層7となるペーストを塗布した後、再度焼成することによって保護層7を形成することができる。
On the other hand, when the
また、上記の多数個取りの形態のように、焼成後にガラスから成る保護層7を形成する場合は、再焼成温度を低くしてガラスセラミック絶縁層6やフェライト層2の過焼結による特性変化や、配線導体3などの拡散を抑制するという観点からは、軟化点が焼成温度以下のガラスを用いることが良く、特に軟化点が600℃以下のガラスを用いることが好ましい。
When the
このような軟化点が焼成温度以下のガラス粉末として、PbO−SiO2−B2O3系、Bi2O3−SiO2−B2O3系、ZnO−SiO2−B2O3系、SiO2−B2O3系ガラスなどを用いることができる。 As a glass powder having such a softening point below the firing temperature, a PbO—SiO 2 —B 2 O 3 system, a Bi 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 system, a ZnO—SiO 2 —B 2 O 3 system, For example, SiO 2 —B 2 O 3 glass can be used.
また、上記の保護層7に用いられるガラス粉末として、SiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−Al2O3、PbO−SiO2−B2O3系、Bi2O3−SiO2−B2O3系およびZnO−SiO2−B2O3系ガラスを用いた場合、保護層7を絶縁基体1と同時に形成する場合でも、絶縁基体1を焼成した後に再焼成によって保護層7を形成する場合においても、保護層7とガラスセラミック絶縁層6とを強固に接合することができる。また、温度差によってガラスセラミック基板が割れたり、保護層7が剥がれたりすることがなく、ガラスセラミック基板の側面のフェライト層2の端部が露出している部位から介在層の端部が露出している部位にかけて密着性よく被覆することができる。
Further, as the glass powder used in the protective layer 7, SiO 2 -B 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2
保護層7にガラスセラミックスを用いる場合、上述のガラスセラミック絶縁層6と同様なガラスおよびフィラーを用いることができ、上記のガラスから成る保護層7と同様に焼成前または焼成後に形成することができる。特に、保護層7を絶縁基体1と同時に形成する場合、保護層7はガラスセラミック絶縁層6と同様にフィラーを含有していることから、絶縁基体1と焼結挙動が類似したものとなり、保護層7とガラスセラミック絶縁層6とを強固に接合することができる。
In the case of using glass ceramics for the
さらに、保護層7のガラスセラミックスをガラスセラミック絶縁層6と同じガラスおよびフィラーとすると、保護層7と絶縁基体1の焼結挙動は一致することから一層強固に接合することができ、温度差によってガラスセラミック基板が割れたり、保護層7が剥がれたりすることがなく、ガラスセラミック基板の側面のフェライト層2の端部が露出している部位から介在層の端部が露出している部位にかけて密着性よく被覆することができ、吸水をより効果的に防止することができる。
Furthermore, if the glass ceramic of the
なお、ガラスセラミックスから成る保護層7において、ガラス粉末は上記のガラスからなる保護層7と同じものを用いると、同様な作用と効果が得られるので好ましい。
In the
保護層7に樹脂を用いる場合、上記の多数個取りの形態での製造等の絶縁基体1の焼結後に保護層7を形成する際に有効であり、エポキシ系樹脂,アクリル系樹脂,シリコン系樹脂およびフッ素系樹脂等を用いることができる。
When a resin is used for the
保護層7を樹脂で形成するには、絶縁基体1に硬化前の樹脂をガラスセラミック基板のフェライト層2が露出した端面から介在層が露出した端面にかけて完全に覆うようにスクリーン印刷法等で塗布するといった手法を用いることができる。
In order to form the
絶縁基体1の焼成後に保護層7を樹脂で形成した場合には、絶縁基体1と樹脂とを接合させるための熱処理(硬化処理)の温度を150℃以下と低くすることができ、絶縁基体1が過焼結することによってガラスセラミック基板が反ったり、配線導体3またはフェライト層2を構成する金属が拡散する事による電気的な特性の低下等の不具合が発生したりすることを抑制することができる。また、材料が安価であり、かつ、簡易な装置を用いて保護層7を形成することができるため、端面からの吸水がなく高周波帯域で透磁率の高いフェライト層2を備えており、そのフェライト層2に内蔵されたコイル用導体のインダクタンスが高くかつ安定しているガラスセラミック基板を容易に提供することができる。
When the
本発明のガラスセラミック基板の製造方法においては、まず、フェライト層2および配線導体3を上述の要領でガラスセラミックグリーンシートの複数枚とともに積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する。そして、このガラスセラミックグリーンシート積層体から有機成分を除去した後に焼成する。有機成分の除去は、ガラスセラミックグリーンシート積層体に荷重をかけつつ100〜800℃の温度範囲でガラスセラミックグリーンシート積層体を加熱することによって行ない、有機成分を分解し揮散させる。また、焼成温度はガラスセラミック組成により異なるが、通常は約800〜1000℃の範囲内である。焼成は通常は大気中で行なうが、配線導体3の導体材料としてCuを使用する場合、100〜700℃の加湿窒素雰囲気中で有機成分の除去を行ない、次に窒素雰囲気中で焼成を行なう。
In the method for producing a glass ceramic substrate of the present invention, first, a
また、有機成分の除去時および焼成時には、ガラスセラミックグリーンシート積層体の反りを防止するために、その上面に重しを載せる等して荷重をかけるとよい。このような重しによる荷重は50Pa〜1MPa程度が適当である。荷重が50Pa未満である場合、ガラスセラミックグリーンシート積層体の反りを抑制する作用が充分でなくなる。また、荷重が1MPaを超える場合、使用する重しが大きくなるため、焼成炉に入らなくなったり、また焼成炉に入っても重しが大きいために熱容量が不足することになり焼成できなくなる等の問題をひき起こすおそれがある。 Further, at the time of removing the organic component and at the time of firing, in order to prevent the glass ceramic green sheet laminate from warping, it is preferable to apply a load by placing a weight on the upper surface thereof. The load due to such weight is suitably about 50 Pa to 1 MPa. When the load is less than 50 Pa, the action of suppressing the warp of the glass ceramic green sheet laminate is not sufficient. In addition, when the load exceeds 1 MPa, the weight to be used increases, so that it cannot enter the firing furnace, or even if it enters the firing furnace, the weight is so large that the heat capacity becomes insufficient and firing becomes impossible. May cause problems.
この重しとしては、ガラスセラミック基板の焼成中に変形、溶融等して荷重が不均一になったり、分解した有機成分の揮散を妨げたりすることがないような耐熱性の多孔質のものが適している。具体的には、セラミックス等の耐火物、あるいは高融点の金属等が挙げられる。また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に多孔質の重しを置き、その上に非多孔質の重しを置いてもよい。 As this weight, there is a heat-resistant porous material that does not deform or melt during firing of the glass ceramic substrate to make the load non-uniform or to prevent volatilization of decomposed organic components. Is suitable. Specifically, a refractory material such as ceramics or a high melting point metal can be used. Further, a porous weight may be placed on the upper surface of the glass ceramic green sheet laminate, and a non-porous weight may be placed thereon.
本実施例1では、ガラスとしてSiO2−B2O3系ガラスを、フィラーとしてAl2O3を用いたガラスセラミック基板の側面のフェライト層2端部が露出している部位に、非透水性の保護層7が形成されており、保護層は、PbO−SiO2−B2O3系ガラスとした。
In Example 1, non-water-permeable at a portion where the end of the
即ち、図1に示すように、保護層を設けた、5mm×5mmの形状の評価用の試験片を作製し、吸水率を測定した。吸水率の測定は、初めに試験片の重量を測定し、その後試験片を水中に浸漬し、真空中に1時間放置し、その後の試験片の重量を測定し、水中浸漬前後の重量差を求めた。その重量差を初期重量で割って百分率を求めて、表1に、吸水率が0.1%以上の場合は×、0.1%未満の場合は○で示している。 That is, as shown in FIG. 1, a test piece for evaluation having a shape of 5 mm × 5 mm provided with a protective layer was prepared, and the water absorption was measured. The water absorption is measured by first measuring the weight of the test piece, then immersing the test piece in water, leaving it in a vacuum for 1 hour, measuring the weight of the subsequent test piece, and calculating the weight difference before and after immersion in water. Asked. The percentage is obtained by dividing the weight difference by the initial weight, and in Table 1, it is indicated by x when the water absorption is 0.1% or more, and by ○ when it is less than 0.1%.
透磁率の測定は、図2に示すような、外径16mm、内径8mmのリング状の試験片を作製し測定した。透磁率の測定は、インピーダンスアナライザー(「HP−4291A」ヒューレットパッカード社製)を用い、高周波電流電圧法にて測定した。表1に示すように、○は実用上は問題ないが1.0MHz,10.0MHzにおける透磁率が100未満のもの、◎は1.0MHz,10.0MHzにおける透磁率が100以上のものであり、透磁率の特性としてはさらに良い。 The permeability was measured by preparing a ring-shaped test piece having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 8 mm as shown in FIG. The permeability was measured using an impedance analyzer (“HP-4291A” manufactured by Hewlett Packard) by the high frequency current voltage method. As shown in Table 1, ○ indicates that there is no practical problem, but the permeability at 1.0 MHz and 10.0 MHz is less than 100, and ◎ indicates that the permeability at 1.0 MHz and 10.0 MHz is 100 or more. Further, the permeability characteristics are even better.
本実施例2では、実施例1と同じガラスセラミック基板を用い、保護層として、このガラスセラミック基板と同じ組成のガラスセラミックスを用いた試験片を作製し、実施例1と同様の評価を行った。 In Example 2, the same glass ceramic substrate as in Example 1 was used, and a test piece using glass ceramics having the same composition as that of the glass ceramic substrate was produced as a protective layer, and the same evaluation as in Example 1 was performed. .
本実施例3では、実施例1と同じガラスセラミック基板を用い、保護層としてエポキシ系樹脂を用いた試験片を作製し、実施例1と同様の評価を行った。 In Example 3, a test piece using an epoxy resin as a protective layer was prepared using the same glass ceramic substrate as in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed.
本実施例4では、実施例1のものに、Fe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%含有したフェライト層を設けた試験片を作製し、実施例1と同様の評価を行った。 In this Example 4, a ferrite containing 63 to 73% by weight of Fe 2 O 3 , 5 to 10% by weight of CuO, 5 to 12% by weight of NiO, and 10 to 23% by weight of ZnO in Example 1. A test piece provided with a layer was produced and evaluated in the same manner as in Example 1.
本実施例5では、実施例4のフェライト層とガラスセラミック絶縁層との層間に絶縁層4を介在させて、外径16mm,内径8mmのリング状の試験片を作製し、透磁率を測定した。
In Example 5 , a ring-shaped test piece having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 8 mm was produced by interposing the insulating
絶縁層4を形成する絶縁ペーストは、ガラスセラミックスに含有されるガラス粉末と同じSiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末30質量%,フェライトグリーンシートに含有されるフェライト仮焼粉末と同じ平均粒径0.5〜0.7μmのZnFe2O4,CuFe2O4,FeFe2O4,NiFe2O4の結晶相から構成されるフェライト粉末70質量%を用い、所定量のエチルセルロース系樹脂とテルピネオールを加え、3本ロールにより適度な粘度になるように混合し作製した。
The insulating paste for forming the insulating
まず、ガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にフェライトグリーンシートを重ね合わせ、さらに、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、温度55℃,圧力20MPaで圧着してガラスセラミック積層体を得た。 First, a predetermined number of glass ceramic green sheets were overlapped, and an insulating paste layer was applied over the entire surface and dried. Thereafter, a ferrite green sheet was superposed on the dried insulating paste layer, and further, the insulating paste layer was applied over the entire surface and dried. Thereafter, a predetermined number of glass ceramic green sheets were superposed on the dried insulating paste layer and pressure-bonded at a temperature of 55 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain a glass ceramic laminate.
得られたガラスセラミック積層体をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分から成る重しを載せて約0.5MPaの荷重をかけつつ大気中にて500℃で2時間加熱して有機成分を除去した後、大気中にて900℃で2時間焼成した。 The obtained glass ceramic laminate was placed on an alumina ceramic setter, and a weight composed of the same components as the alumina ceramic setter was placed on the glass ceramic laminate, and a load of about 0.5 MPa was applied at 500 ° C. in the atmosphere. After removing the organic components by heating for 2 hours, it was fired at 900 ° C. for 2 hours in the air.
得られた本実施例5のガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を表2に示す。 Table 2 shows the results of measuring the magnetic permeability of the obtained glass ceramic substrate of Example 5.
実施例5の絶縁層に代えて、Ag粉末(平均粒径1.0μm)80質量%、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末20質量%を含むペースト用いて焼結金属層を形成した以外は実施例3と同様にして、実施例6の試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を表2に示す。 Instead of the insulating layer of Example 5, a paste containing 80% by mass of Ag powder (average particle size 1.0 μm) and 20% by mass of SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 —ZnO-based glass powder was used. A test piece of Example 6 was produced in the same manner as Example 3 except that the sintered metal layer was formed. Table 2 shows the results of measuring the magnetic permeability of the obtained glass ceramic substrate.
実施例5の絶縁層に加えて、Ag粉末(平均粒径1.0μm)80質量%、SiO2−Al2O3−MgO−B2O3−ZnO系ガラス粉末20質量%を含むペーストを用いて焼結金属層を形成した以外は実施例3と同様にして、実施例7の試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、透磁率を測定した結果を表2に示す。 In addition to the insulating layer of Example 5, a paste containing 80% by mass of Ag powder (average particle size 1.0 μm) and 20% by mass of SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—B 2 O 3 —ZnO-based glass powder. A test piece of Example 7 was produced in the same manner as Example 3 except that the sintered metal layer was used. Table 2 shows the results of measuring the magnetic permeability of the obtained glass ceramic substrate.
本比較例1では、実施例1において保護層を設けなかった。
表1より、保護層を設けない比較例1の場合、吸水率が0.1%以上であったが、保護層を設けた実施例1〜7においては、吸水率は0.1%未満であった。 From Table 1, in the case of the comparative example 1 which does not provide a protective layer, although the water absorption was 0.1% or more, in Examples 1-7 which provided the protective layer, the water absorption was less than 0.1%. there were.
また、実施例4〜7の構成において、Fe2O3を63〜73重量%、CuOを5〜10重量%、NiOを5〜12重量%、ZnOを10〜23重量%含有したフェライト層としたものを設けると、透磁率は100以上となり、さらに透磁率が高くなった。
表2より、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との層間に、絶縁層および焼結金属層の少なくとも一方を介在させた実施例5〜7の透磁率は、実施例4の場合の透磁率に比べ高かった。これは、絶縁層および焼結金属層の少なくとも一方がフェライト層とガラスセラミック絶縁層との間に働く応力を緩和することにより、フェライト層に働く磁歪を低減したためである。 From Table 2, the magnetic permeability of Examples 5-7 in which at least one of the insulating layer and the sintered metal layer is interposed between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer is compared with the magnetic permeability in the case of Example 4. it was high. This is because at least one of the insulating layer and the sintered metal layer reduces the magnetostriction acting on the ferrite layer by relaxing the stress acting between the ferrite layer and the glass ceramic insulating layer.
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では配線導体にAgを用いたが、配線導体3にCu,Au,Ag−Pd合金等を用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although Ag is used for the wiring conductor in the above-described embodiment, Cu, Au, Ag—Pd alloy or the like may be used for the
1:絶縁基体
2:フェライト層
3:配線導体
4:絶縁層
5:焼結金属層
6:ガラスセラミック絶縁層
7:保護層
1: Insulating substrate 2: Ferrite layer 3: Wiring conductor 4: Insulating layer 5: Sintered metal layer 6: Glass ceramic insulating layer 7: Protective layer
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